Theo Chương trình chuyển đổi số quốc gia đến năm 2025, định hướng đến năm 2030 đã được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt, nông nghiệp được xác định là một trong 8 ngành ưu tiên chuyển đổi số. Vì vậy, Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn (NN&PTN) đang đẩy mạnh việc thực hiện số hoá trong nông nghiệp. Đây là hướng đi đúng để thúc đẩy nông nghiệp phát triển theo hướng nông nghiệp công nghệ cao, tạo ra những sản phẩm nông nghiệp sạch phục vụ người tiêu dùng trong nước và đặc biệt là xây dựng thương hiệu sản phẩm sạch, đủ tiêu chuẩn xuất khẩu.

Trong sản xuất nông nghiệp ứng dụng công nghệ cao thì công nghệ tưới nước nhỏ giọt, phân bón được cung cấp cho cây cùng với nước tưới, nên người ta đưa ra khái niệm tưới bón (Fertigation). Với công nghệ này, phải tính đến kỹ thuật cung cấp phân bón cho hệ thống tưới (pha phân) sao cho khoa học, chính xác, hiệu quả, phù hợp cho mỗi loại cây trồng. Trong công nghệ tưới – bón, các thông số pH và EC của dung dịch tưới là cực kỳ quan trọng. Đối với tất cả các cây trồng thuỷ canh và bán thuỷ canh, đều cần duy trì mức pH và EC phù hợp.

Trên thế giới hàng loạt các công ty sản xuất thiết bị tưới ra đời và đưa ra những hệ thống pha phân khoa học. Phân khúc thị trường thiết bị tưới thông minh được phân loại theo quy mô như quy mô tưới cho diện tích lớn từ 10 ha trở lên, các thiết bị pha phân thông minh loại nhỏ và vừa,… Tại Việt Nam, các thiết bị pha phân tự động chủ yếu được nhập từ nước ngoài với giá khá cao, chỉ một số trang trại lớn hoặc cơ quan nông nghiệp của Nhà nước mới đầu tư. Còn lại hầu hết các farm vừa và nhỏ chỉ dùng thiết bị tưới bón tự động loại nhỏ và vừa hoặc tưới thủ công như dùng Ventury hút phân.

Nhiệm vụ nghiên cứu nêu trên được thực hiện nhằm tạo ra thiết bị pha phân tự động điều khiển từ xa thế hệ mới - tưới thông minh phục vụ nông nghiệp công nghệ cao. Nhóm tác giả đã tiến hành nghiên cứu hoàn thiện hệ thống đo pH và EC, tích hợp các thông số pH và EC dung dịch tưới vào thiết bị pha phân; thu thập dữ liệu (data base) của chế độ phân bón cho dưa lưới, cà chua và dưa chuột; lập trình phần mềm cho việc thực hiện điều khiển pha phân, bơm nước; thử nghiệm hệ thống pha phân trên các mô hình ở 3 địa điểm của 3 huyện là Củ Chi, Hóc Môn và Cần Giờ.

Kết quả, đã thu thập, thực nghiệm để có dữ liệu data base về phân bón tối ưu trên các cây trồng gồm giống dưa lưới, cà chua cherry và dưa chuột. Những dự liệu này được sử dụng đưa vào App phân bón cho hệ thống pha phân, tưới tự động OPFERKA V3. Nhóm nghiên cứu cũng đã hoàn thiện lập trình, đưa được lệnh bơm nước, bơm phân từ thời gian sang lệnh bơm theo dung tích, đạt độ chính xác cao; đã đưa được lệnh hiển thị pH và EC của dung dịch trên máy điện thoại để giám sát và điều chỉnh phân bón khi cần. Hệ thống pha phân tự động OPFERKA V3 bơm nước và bơm phân theo dung tích (thay vì thời gian của thiết bị cũ), tích hợp đầu dò pH và EC vào hệ thống để điều chỉnh dung dịch tưới khi cần.

Hệ thống OPFERKA V3 gồm các thiết bị chính (1) Hồ chứa nước; (2) Máy bơm; (3) Cảm biến lưu lượng; (4) Van điện từ; (5) Bồn trung gian; (6) Hệ thống nhà kính; (7) Van điều áp; (8) Bồn chứa vi sinh/chế phẩm sinh học; (9) Tủ điều khiển trung tâm; (10) Bộ đếm thời gian – Timer. Các bồn phân đậm đặc (phân mẹ): A, B, C, D, E và F (bồn hoá chất cân bằng pH - là KOH/H3PO4.

Hệ thống đã được lắp đặt và chạy thử nghiệm trên 3 giống dưa lưới, cà chua cherry và dưa chuột, cho năng suất và hiệu quả kinh tế ở các mô hình đều cao hơn so với đối chứng (phương pháp tưới bằng hệ thống Ventury). Cụ thể, áp dụng thiết bị điều khiển pha phân OPFERKA V3 để pha phân tưới cho cây dưa lưới tại Củ Chi, năng suất trung bình 3 giống dưa đạt 3256.6 kg/1000 m2, cao hơn đối chứng (3130 kg/1000m2), hiệu quả kinh tế thể hiện qua lãi so với đối chứng tăng trung bình 7,7%. Đối với cà chua cherry và dưa chuột tại Củ Chi, thiết bị OPFERKA V3 cũng giúp tăng năng suất tương ứng 7,51% và 6,50% so với đối chứng, lợi nhuận tăng 8,0% và 15,2% so với hệ thống Ventury.

Tương tự, năng suất thương phẩm của 3 giống dưa lưới trên mô hình thực nghiệm tại Hóc Môn đều trên 3 tấn/1000m2, năng suất trung bình hình đạt 3353,7 kg, cao hơn 4,6% so với đối chứng tưới theo hệ thống Ventury; hiệu quả kinh tế của dưa lưới trên mô hình thực nghiệm tại Hóc Môn cao hơn tưới bằng Ventury 8,4%. Năng suất cà chua cherry và dưa chuột trên thực nghiệm tại Hóc Môn cũng cao hơn đối chứng (6,29% và 5,46%); hiệu quả kinh tế cao hơn 7,3% và 13,8%.

Tại Cần Giờ, năng suất các giống dưa lưới trên mô hình cũng cao hơn đối chứng (4,6%). Năng suất thương phẩm của dưa lưới trung bình trong mô hình đạt 3.265,5 kg/1000m2, trong khi đối chứng là 3.121,2 kg/1000m2; hiệu quả kinh tế cao hơn đối chứng tưới theo Ventury là 11,0%. Đối với cây cà chua chery và dưa chuột, năng suất cũng cao hơn đối chứng, tương ứng là 6,8% và 4,2%; hiệu quả kinh tế cao hơn 18,3% và 18,9%.

Qua thử nghiệm cho thấy, hệ thống pha phân tự động điều khiển từ xa OPFERKA V3 hoàn toàn phù hợp cho việc áp dụng vào sản xuất. Nhóm tác giả cũng đã đăng ký sở hữu trí tuệ cho thiết bị tưới tự động điều khiển từ xa và nhận được Quyết định chấp nhận đơn hợp lệ, số 10292w/QĐ-SHTT của Cục Sở hữu Trí tuệ (Bộ Khoa học và Công nghệ), ngày 22/6/2022.

Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu đề tài tại Trung tâm Thông tin và Thống kê Khoa học và Công nghệ (CESTI).